本发明涉及一种高值化处理水体中藻类污染物的方法。本发明通过利用廉价无毒的二价铜盐，在太阳光下对藻类进行直接降解，同时可产生大量的电能。无需像微生物燃料电池一样对藻类进行热预处理和酸碱预处理，即可直接降解藻类，将其化学能转化为电能，降低了能耗和构建成本。同时将光能和水体中藻类污染物中的化学能转化为电能，提高资源利用率，且功率密度高，可达35.4mW/cm2，远远高于微生物燃料电池的功率密度。

　　(19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 114455714 A (43)申请公布日 2022.05.10 (21)申请号 2.1 (22)申请日 2022.02.17 (71)申请人 广东工业大学 地址 510060 广东省广州市东风东路729号 (72)发明人 邱学青许爱婷俎喜红杨浩 叶同欣张文礼秦延林林绪亮 陈理恒 (74)专利代理机构 广州艾维专利商标代理事务 所(普通合伙) 44739 专利代理师 黄强 (51)Int.Cl. C02F 3/32 (2006.01) C02F 3/34 (2006.01) C02F 3/00 (2006.01) H01M 8/16 (2006.01) 权利要求书1页 说明书8页 附图4页 (54)发明名称 一种高值化处理水体中藻类污染物的方法 (57)摘要 本发明涉及一种高值化处理水体中藻类污 染物的方法。本发明通过利用廉价无毒的二价铜 盐，在太阳光下对藻类进行直接降解，同时可产 生大量的电能。无需像微生物燃料电池一样对藻 类进行热预处理和酸碱预处理，即可直接降解藻 类，将其化学能转化为电能，降低了能耗和构建 成本。同时将光能和水体中藻类污染物中的化学 能转化为电能，提高资源利用率，且功率密度高， 2 可达35.4mW/cm ，远远高于微生物燃料电池的功 率密度。 A 4 1 7 5 5 4 4 1 1 N C CN 114455714 A 权利要求书 1/1页 1.一种高值化处理水体中藻类污染物的方法，其特征在于，包括如下步骤： （1）配制阳极混合液加入至阳极储液槽中于光照条件下进行光诱导降解反应制得阳极 电解液，所述阳极混合液包括二价铜盐、第一酸、藻类； （2）配制阴极混合液，室温下搅拌至透明溶液制得阴极电解液，并加入至阴极储液槽， 所述阴极混合液包括五价钒盐、第二酸； （3）利用泵将阳极电解液和阴极电解液分别输送至电池的阳极板和阴极板流场中进行 电化学反应。 2.根据权利要求1所述的高值化处理水体中藻类污染物的方法，其特征在于，步骤（1） 中所述二价铜盐选自二水合氯化铜、碱式碳酸铜、碱式硫酸铜、氢氧化铜中的一种或多种。 3.根据权利要求1所述的高值化处理水体中藻类污染物的方法，其特征在于，步骤（1） 中所述第一酸选自盐酸、硫酸、乙酸和硝酸中的一种或多种。 4.根据权利要求1所述的高值化处理水体中藻类污染物的方法，其特征在于，步骤（1） 中所述藻类选自螺旋藻、微囊藻、尾鳍藻、双星藻和裸藻中的一种或多种。 5.根据权利要求1所述的高值化处理水体中藻类污染物的方法，其特征在于，步骤（2） 中所述五价钒盐选自五氧化二钒、钒酸钠和偏钒酸钠中的一种或多种。 6.根据权利要求1所述的高值化处理水体中藻类污染物的方法，其特征在于，步骤（2） 中所述第二酸选自盐酸、硫酸、草酸和硝酸中的一种或多种。 7.根据权利要求1‑6任一项所述的高值化处理水体中藻类污染物的方法，其特征在于， 步骤（1）中所述阳极电解液在光照条件下进行反应，光照反应时间为3～20h，光照反应温度 为10～40℃。 8.根据权利要求7所述的高值化处理水体中藻类污染物的方法，其特征在于，所述光照 选自太阳光、氙灯、紫外光、红外光、可见光中的一种或多种。 9.一种用于高值化处理水体中藻类污染物的电解液，其特征在于，所述电解液包括二 价铜盐、酸和藻类。 10.一种生物质燃料电池，其特征在于，所述生物质燃料电池以权利要求9所述的电解 液为阳极电解液，所述阳极电解液需经光照诱导降解，所述生物质燃料电池的阴极电解液 包括五价钒盐，硫酸和硝酸。 2 2 CN 114455714 A 说明书 1/8页 一种高值化处理水体中藻类污染物的方法 技术领域 [0001] 本发明属于环境治理和生态环保领域，具体涉及一种高值化处理水体中藻类污染 物的方法。 背景技术 [0002] 由于人们生活水平的提高和工业迅猛发展，含有大量氮、磷的生活废水以及工农 业废水不断排入水体中，造成水体富营养化，由此导致藻类泛滥生长，从而引发水华和赤潮 等污染问题，已经对饮水安全以及水体生态环境造成了严重影响，藻类的去除成为了亟需 解决的重要课题。藻类泛滥生长的危害主要表现为：水中溶解氧被大量消耗，造成大量水生 生物窒息死亡；水体中的藻毒素危害人类和水生生物的健康；影响水产养殖业的发展等。因 此，国内外出现了许多去除藻类的相关技术。 [0003] 目前常用的除藻方法有混凝沉淀法、化学法、物理法和生物法等。混凝沉淀法包括 混凝沉淀（混凝剂主要有铝盐类和铁盐类等）、过滤和消毒等步骤，因为藻类能分泌一种与 混凝剂形成稳定络合物的有机物，所以该方法除藻效率高，但在消毒过程中需要加氯，因此 可能引起饮水安全的问题，甚至，混凝剂可使部分藻细胞破裂，致使水体藻毒素增加。 [0004] 化学法主要使用化学除藻剂如高锰酸钾、臭氧和有机金属化合物等，但是化学试 剂昂贵，且使用过程中易产生二次污染（如高锰酸钾用量过多将造成水体中锰含量增高）， 影响水质，而且强氧化性的臭氧会破坏细胞结构从而致使细胞释放藻毒素，且会产生醛类 等致癌物。 [0005] 物理法即利用主要设备在水体中设立隔离区，分离出藻类，再进行藻类灭杀，该方 法去除效果最直接，但其使用的设备价格昂贵，且只能应用于局部水体，不能大范围应用。 [0006] 生物法主要通过削减藻细胞数目或防止其爆发性增长的方法来控制海藻泛滥生 长，现已发现部分能降解藻类的微小动物和能分泌抑制藻类繁殖的有机物的藻类（例如浮 萍等），该方法成本低、安全性高且无二次污染，是许多国家水处理工艺中的预处理方法，但 是其作用周期长且灭藻效率低，在除藻过程中仍需要结合其他工艺。此外，以上方法只实现 了治理藻类污染的目的，但未将藻类作为资源高值化利用，造成藻类资源的浪费。 [0007] 因此，如何无害化处理并高值化利用藻类成为国内外的重要研究方向。在众多研 究技术中，利用藻类构建微生物燃料电池进而将藻类中的化学能转化为电能的相关技术备 受关注。将藻类作为电池阳极中微生物的营养物质，有机物被微生物氧化分解，释放出电 子，为外电路负载供电，实现了藻类中化学能向电能的转化。微生物燃料电池不采用贵金 属，因此构建成本低，但是微生物燃料电池的输出功率低，且部分有机物对微生物有抑制作 用，因此电池的寿命短。 发明内容 [0008] 本发明的目的在于解决现有技术中藻类降解过程中所存在的处理方法复杂、分解 效率低、成本高、易产生二次污染的技术问题，从而提供了一种能在光诱导作用下降解藻类 3 3 CN 114455714 A 说明书 2/8页 并联产电能的藻类高值化利用技术，既解决了藻类污染物引起的水体污染问题，缓解了用 电紧张与能源危机，也提高了固废资源利用率，在缓解能源危机和构建环境友好型社会方 面具有重要的研究意义及广阔的应用前景。 [0009] 为了解决上述技术问题，本发明是通过如下技术方案得以实现的。 [0010] 本发明第一方面提供了一种高值化处理水体中藻类污染物的方法，包括如下步 骤： （1）配制阳极混合液加入至阳极储液槽中于光照条件下进行光诱导降解反应制得 阳极电解液，所述阳极混合液包括二价铜盐、第一酸、藻类； （2）配制阴极电解液加入至阴极储液槽，所述阴极电解液包括五价钒盐、第二酸； （3）利用泵将阳极电解液和阴极电解液分别输送至电池的阳极板和阴极板流场中 进行电化学反应。 [0011] 作为优选地，步骤（1）中所述二价铜盐选自二水合氯化铜、碱式碳酸铜、碱式硫酸 铜、氢氧化铜中的一种或多种；最优选地，所述二价铜盐为二水合氯化铜。 [0012] 作为优选地，步骤（1）中所述二价铜盐的浓度为0.1～5mol/L，更优选为1～4mol/ L，最优选为2～3mol/L。 [0013] 作为优选地，步骤（1）中所述第一酸选自盐酸、硫酸、乙酸和硝酸中的一种或多种。 [0014] 作为优选地，步骤（1）中所述第一酸中氢离子浓度为0.01～5.0mol/L，更优选为 0.1～3mol/L，最优选为0.5～2.5mol/L。 [0015] 作为优选地，步骤（1）中所述藻类选自螺旋藻、微囊藻、尾鳍藻、双星藻和裸藻中的 一种或多种；最优选地，所述藻类为螺旋藻。 [0016] 作为优选地，步骤（1）中所述藻类含量为10～80g/L，更优选为30～50g/L，最优选 为35～45g/L。 [0017] 作为优选地，所述二价铜盐的浓度为2.5mol/L，所述酸的氢离子浓度为2mol/L，所 述藻类的含量为40g/L。 [0018] 作为优选地，步骤（2）中所述五价钒盐选自五氧化二钒、钒酸钠和偏钒酸钠中的一 种或多种；最优选地，所述五价钒盐为五氧化二钒。 [0019] 作为优选地，步骤（2）中所述五价钒盐的浓度为0.05～5mol/L。 [0020] 作为优选地，步骤（2）中所述第二酸选自盐酸、硫酸、草酸和硝酸中的一种或多种。 [0021] 作为优选地，步骤（2）中所述第二酸为硫酸和硝酸，所述第二酸的氢离子浓度为 0.05～8.0mol/L。 [0022] 进一步地，步骤（1）中所述阳极电解液在光照条件下进行光诱导降解反应。 [0023] 作为优选地，所述光照的反应时间为3～20h，光照的反应温度为10～40℃。 [0024] 作为优选地，所述光照选自太阳光、氙灯、紫外光、红外光、可见光中的一种或多 种；最优选地，所述光照选自太阳光。 [0025] 本发明第二方面提供了一种用于高值化处理水体中藻类污染物的电解液，所述电 解液包括二价铜盐、酸和藻类。 [0026] 本发明第三方面提供了一种生物质燃料电池，所述生物质燃料电池的阳极电解液 包括二价铜盐、酸和藻类，所述阳极电解液需经光照诱导降解，所述生物质燃料电池的阴极 电解液包括五价钒盐，硫酸和硝酸。 4 4 CN 114455714 A 说明书 3/8页 [0027] 下面将更加详细地描述本发明专利。 [0028] （1）配制阳极电解液加入至阳极储液槽中于光照条件下进行反应，所述阳极电解 液包括二价铜盐、第一酸、藻类； 该步骤是为了降解藻类污染物并将电子储存于二价铜盐中，实现逐步降低藻类有 机分子的同时，储存和输送藻类污染物中藻类有机分子价键断裂释放的电子，为利用燃料 电池系统对外部负载供电奠定基础。 [0029] 该步骤中在光照条件下进行反应是因为二价铜盐可吸收紫外‑可见光，利用太阳 光激发二价铜离子使其处于高能状态，高效打断药物分子的化学键以降解藻类有机分子。 光反应过程中需要控制光强和时间，光强过弱、时间过短，会使得藻类污染物降解速率慢、 降解度低；光强过强、时间过长对藻类污染物的降解没有显著的提高，影响了经济效益。 [0030] 该步骤中加入第一酸是为了增大氧化剂二价铜盐的溶解度和稳定性，在酸性条件 + 下更有利于发挥二价铜盐的反应活性，同时提供的H通过质子交换膜从阳极传递到阴极以 与外电路输运的电子形成闭合回路。该步骤需控制所加酸的量，若过少，对增大二价铜盐的 溶解度和稳定性不足；若过多，增大了藻类污染物的处理成本，经济效益较低。 [0031] （2）配制阴极电解液加入至阴极储液槽，所述阴极电解液包括五价钒盐、第二 酸； 该步骤是为了制备阴极电解液，为后续与步骤（1）共同构建液流燃料电池系统奠 定基础。 [0032] 该步骤中选五价钒盐作为阴极电子载体，是因为五价钒盐标准电极电位约为1V， 高于阳极电子载体二价铜盐标准电位 0.337V，因此用在阴极会增大电池的开路电压，赋予~ 电池优异的电性能。 [0033] 该步骤中加入第二酸是为了增大五价钒盐的溶解度，在酸性条件下更有利于发挥 五价钒盐的活性，该步骤需控制所加酸的量，若过少，对增大五价钒盐的溶解度和稳定性不 足；若过多，增大了藻类污染物的处理成本，经济效益较低。 [0034] 本发明相对于现有技术具有如下技术效果： （1）本发明以无毒的二价铜盐作为阳极电解液催化氧化剂和电子传递体，在降解 藻类的过程中无毒副产品的产生，且联产大量的电能，实现了藻类污染物的资源化利用。同 时，所采用的二价铜盐可在电池体系中循环利用，终端处理液中残留的铜离子可通过沉淀 反应彻底去除，保证水质。可有效解决现有的化学法如使用高锰酸钾等化学试剂利用强氧 化性氧化降解藻类过程中往往容易产生二次污染，如增加水体中锰的含量，引起饮水安全 等问题。 [0035] （2）本发明使用的是廉价无毒的二价铜盐为催化氧化剂，且在太阳光下即可降解 发电，构建成本低，并高值化利用藻类污染物。可有效解决现有技术中物理除藻法所存在的 设备价格昂贵、未能充分利用藻类中的化学能造成的资源浪费的问题。 [0036] （3）本发明在光照下实现了藻类中化学能向电能的稳定持续转换，且输出功率密 度高，高效利用了太阳能和藻类污染物中的化学能，提高了我国废弃资源的利用率。可有效 解决现有技术中微生物燃料电池技术化学能向其他能源转化功率密度低、资源利用率低的 问题。 5 5 CN 114455714 A 说明书 4/8页 附图说明 [0037] 图1为太阳光照射下氯化铜溶液和纯水吸光性能差异图。 [0038] 图2为不同光源处理的反应液电流密度‑电压‑输出功率图。 [0039] 图3为太阳光处理不同时间的反应液的电流密度‑电压‑输出功率图。 [0040] 图4为对比例2加热处理的反应液的电流密度‑电压‑输出功率图。 [0041] 图5为实施例2、对比例2处理的螺旋藻的红外谱图。 [0042] 图6为对比例4紫外光处理下藻类污染物电流密度‑电压‑输出功率图。 [0043] 图7为对比例5微生物燃料电池的功率密度图。 具体实施方式 [0044] 为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照实施例对本发明作 进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本 发明。 [0045] 实施例1 一种高值化处理水体中藻类污染物的方法，包括如下步骤： 将10.6548g的二水合氯化铜、4.2mL盐酸（12mol/L）溶于去离子水中，配制成25mL + 氯化铜浓度为2.5mol/L的混合溶液（H 浓度为2mol/L），再单独配制一份25mL的去离子水， 分别置于太阳光下照射，记录不同时间的溶液温度变化。 [0046] 实施例2 一种高值化处理水体中藻类污染物的方法，包括如下步骤： （1）将10.6548g的二水合氯化铜、4.2mL盐酸（12mol/L）溶于去离子水中，将1g螺旋 藻加入至混合溶液中，搅拌均匀，配制成25mL由2.5mol/L氯化铜和40g/L螺旋藻组成的混合 + 溶液（H 浓度为2mol/L），再单独配制一份25mL的去离子水，并于太阳光下照射5小时，照射 期间平均温度为28℃； （2）称取20g五氧化二钒粉末加入盛有524mL去离子水的试剂瓶中，然后在室温环 境下搅拌，再取76mL浓硫酸（98%），缓慢加入到溶液中，继续搅拌至其呈现亮黄色，静置24h， 得到高价钒的阴极电解液； 连，阴极储液槽与电池的阴极 （3）用橡胶管将阳极储液槽与电池的阳极进出口相 进出口相连，利用泵将阳极电解液和阴极电解液分别输送至电池的阳极板和阴极板流场中 进行电化学反应，通过扫描电流法对电池的电性能进行测试。 [0047] 实施例3 一种高值化处理水体中藻类污染物的方法，包括如下步骤： （1）将10.6548g的二水合氯化铜、4.2mL盐酸(12mol/L)溶于去离子水中，将1g螺旋 藻加入至混合溶液中，搅拌均匀，配制成25mL由2.5mol/L氯化铜和40g/L螺旋藻组成的混合 + 溶液（H 浓度为2mol/L），并于太阳光下照射1小时，照射期间平均温度为29℃，即制得阳极 电解液； （2）称取20g五氧化二钒粉末加入盛有524mL去离子水的试剂瓶中，然后在室温环 境下搅拌，再取76mL浓硫酸(98%)，缓慢加入到溶液中，继续搅拌至其呈现亮黄色，静置24h， 得到高价钒的阴极电解液； 6 6 CN 114455714 A 说明书 5/8页 （3）用橡胶管将阳极储液槽与电池的阳极进出口相连，阴极储液槽与电池的阴极 进出口相连，利用泵将阳极电解液和阴极电解液分别输送至电池的阳极板和阴极板流场中 进行电化学反应，通过扫描电流法对电池的电性能进行测试。 [0048] 实施例4 一种高值化处理水体中藻类污染物的方法，包括如下步骤： （1）将10.6548g的二水合氯化铜、4.2mL盐酸溶于去离子水中，将1g螺旋藻加入至 混合溶液中，搅拌均匀，配制成25mL由2.5mol/L氯化铜和40g/L螺旋藻组成的混合溶液（H+ 浓度为2mol/L），并于太阳光下照射3小时，照射期间平均温度为29℃，即制得阳极电解液； （2）称取20g五氧化二钒粉末加入盛有524mL去离子水的试剂瓶中，然后在室温环 境下搅拌，再取76mL浓硫酸(98%)，缓慢加入到溶液中，继续搅拌至其呈现亮黄色，静置24h， 得到高价钒的阴极电解液； （3）用橡胶管将阳极储液槽与电池的阳极进出口相连，阴极储液槽与电池的阴极 进出口相连，利用泵将阳极电解液和阴极电解液分别输送至电池的阳极板和阴极板流场中 进行电化学反应，通过扫描电流法对电池的电性能进行测试。 [0049] 对比例1 一种高值化处理水体中藻类污染物的方法，包括如下步骤： （1）将10.6548g的二水合氯化铜、4.2mL盐酸溶于去离子水中，将1g螺旋藻加入至 混合溶液中，搅拌均匀，配制成25mL由2.5mol/L氯化铜和40g/L螺旋藻组成的混合溶液（H+ 浓度为2mol/L），并于氙灯下照射5小时，即制得阳极电解液。 [0050] （2）称取20g五氧化二钒粉末加入盛有524mL去离子水的试剂瓶中，然后在室温环 境下搅拌，再取76mL浓硫酸(98%)，缓慢加入到溶液中，继续搅拌至其呈现亮黄色，静置24h， 得到高价钒的阴极电解液； （3）用橡胶管将阳极储液槽与电池的阳极进出口相 连，阴极储液槽与电池的阴极 进出口相连，利用泵将阳极电解液和阴极电解液分别输送至电池的阳极板和阴极板流场中 进行电化学反应，通过扫描电流法对电池的电性能进行测试。 [0051] 对比例2 一种处理水体中藻类污染物的方法，包括如下步骤： （1）将10.6548g的二水合氯化铜、4.2mL盐酸(12mol/L)溶于去离子水中，将1g螺旋 藻加入至混合溶液中，搅拌均匀，配制成25mL由2.5mol/L氯化铜和40g/L螺旋藻组成的混合 + 溶液（H 浓度为2mol/L），然后转移至三口烧瓶，并将烧瓶固定于恒温加热磁力搅拌器中，接 入和开启冷凝回流管，65℃恒温反应5h。反应结束后所得溶液即为阳极电解液； （2）称取20g五氧化二钒粉末加入盛有524mL去离子水的试剂瓶中，然后在室温环 境下搅拌，再取76mL浓硫酸（98%），缓慢加入到溶液中，继续搅拌至其呈现亮黄色，静置24h， 得到高价钒的阴极电解液； 连，阴极储液槽与电池的阴极 （3）用橡胶管将阳极储液槽与电池的阳极进出口相 进出口相连，利用泵将阳极电解液和阴极电解液分别输送至电池的阳极板和阴极板流场中 进行电化学反应，通过扫描电流法对电池的电性能进行测试。 [0052] 对比例3 一种高值化处理水体中藻类污染物的方法，包括如下步骤： 7 7 CN 114455714 A 说明书 6/8页 （1）将10.6548g的二水合氯化铜、4.2mL盐酸（12mol/L）溶于去离子水中，将1g螺旋 藻加入至混合溶液中，搅拌均匀，配制成25mL由2.5mol/L氯化铜和40g/L螺旋藻组成的混合 + 溶液（H 浓度为2mol/L），并于太阳光下照射5小时，并保持65℃恒温反应，即制得阳极电解 液。 [0053] （2）称取20g五氧化二钒粉末加入盛有524mL去离子水的试剂瓶中，然后在室温环 境下搅拌，再取76mL浓硫酸（98%），缓慢加入到溶液中，继续搅拌至其呈现亮黄色，静置24h， 得到高价钒的阴极电解液； （3）用橡胶管将阳极储液槽与电池的阳极进出口相连，阴极储液槽与电池的阴极 进出口相连，利用泵将阳极电解液和阴极电解液分别输送至电池的阳极板和阴极板流场中 进行电化学反应，通过扫描电流法对电池的电性能进行测试。 [0054] 对比例4 一种处理水体中藻类污染物的方法，包括如下步骤： （1）将10.6548g的二水合氯化铜、4.2mL盐酸溶于去离子水中，将1g螺旋藻、2g 硫 酸氧钛加入至混合溶液中，搅拌均匀，配制成25mL由2.5mol/L氯化铜、80g/L硫酸氧钛和 + 40g/L螺旋藻组成的混合溶液（H 浓度为2mol/L），并于紫外灯下照射5小时，即制得阳极电 解液。 [0055] （2）称取20g五氧化二钒粉末加入盛有524mL去离子水的试剂瓶中，然后在室温环 境下搅拌，再取76mL浓硫酸（98%），缓慢加入到溶液中，继续搅拌至其呈现亮黄色，静置24h， 得到高价钒的阴极电解液； （3）用橡胶管将阳极储液槽与电池的阳极进出口相 连，阴极储液槽与电池的阴极 进出口相连，利用泵将阳极电解液和阴极电解液分别输送至电池的阳极板和阴极板流场中 进行电化学反应，通过扫描电流法对电池的电性能进行测试。 [0056] 对比例5 一种处理水体中藻类污染物的方法，包括如下步骤： 在微生物燃料电池的阳极室中接种大肠杆菌和铜绿假单胞菌这两种微生物的共 培养物，阴极室内的阴极液为不断充满氧气的自来水，用磁性搅拌器连续搅拌阳极和阴极 室。接种后，电池以开路模式运行90min。在获得稳定的OCV后，使用不同规格的电阻器记录 电池的极化和功率密度曲线。微生物燃料电池在给予最大功率密度的电阻下运行。电池运 行的第十一天，在电池阴极室接种小球藻，并且定期添加新鲜电解液，记录昼夜循环的电 2 压。结果如图7所示，结果显示，微生物燃料电池的平均功率输出从0.0175mW/cm 增加到 2 0.0248mW/cm 。 [0057] 验证例1 取实施例1，对其在相同太阳光下的温度变化进行监测，每隔10min记录一次。结果 如图1所示，结果显示，在相同的光照、取样时间和溶液体积下，氯化铜溶液的温度明显高于 纯水的温度，最高温度达到40℃，即氯化铜溶液的吸光性能大于纯水的吸光性能。 [0058] 验证例2 分别取实施例2及对比例1电池反应体系，通过扫描电流法对电池的电性能进行测 试。结果如图2所示，结果显示，螺旋藻在太阳光中的电池性能最佳，最大电压为0.56V，最大 2 2 电流密度为247.5mA/cm ，最大功率密度为32.1mW/cm ，而在氙灯中的电池性能最差，最大电 8 8 CN 114455714 A 说明书 7/8页 2 2 压为0.51V，最大电流密度为132.5mA/cm ，最大功率密度为16mW/cm ，可见，在太阳光条件下 可更好地氧化降解藻类污染物。且根据对比例5数据可知，发电性能明显高于微生物燃料电 池。 [0059] 验证例3 分别取实施例3和实施例4电池反应体系，通过扫描电流法对电池的电性能进行测 试。结果如图3所示，结果显示，随着照射时间的增加，电池性能增强，在3h下最大电压为 2 2 0.59V，最大电流密度为207mA/cm ，最大功率密度为28.5mW/cm ，进一步证明了太阳光能高 效率降解藻类污染物并产出电能，且发电效率在一定程度上与太阳光照射时间呈现正相关 性。 [0060] 随后，取对比例2中电池反应体系对其电性能进行测试，结果如图4所示，结果显 2 2 示，最大电压为0.54V，最大电流密度为192.5mA/cm ，最大输出功率为21.7mW/cm ，性能远不 如实施例2中的太阳光优异。 [0061] 进一步地，分别取实施例2和对比例2步骤（1）中滤渣进行红外光谱测试，结果如图 ‑1 ‑1 5所示。结果显示，滤渣样在1656cm 附近的C=O伸缩振动，1542cm 附近的N‑H面内弯曲振动 ‑1 和在1453cm 附近的CH面外弯曲振动所对应的几个特征峰在太阳光的条件下有明显的减 3 弱或消失，即太阳光条件下氯化铜能有效地氧化降解藻类。故采用太阳光直接处理螺旋藻， 一方面高效降解，另一方面还能产生电能，既节约了能耗，又实现了高值化利用，达到了1+1 ＞2的效果。 [0062] 验证例4 分别取实施例2、对比例2和对比例3的电池反应体系，测试电流密度随时间变化的 情况（I‑t），并计算不同条件下10min的发电量及能量变化情况，计算公式为： Q=U ·I·t  （U0.3V） 其中，Q是能量（J），U是电压（V），  I是电流（A），t是时间（s）。 [0063] 测试结果如表1所示。结果显示，太阳光组无需加热即可持续发电；加热组与太阳 光组相比发电量相对较低且需要为其提供大量的加热能耗；即在光热条件下，虽更加有效 地降解藻类污染物，但加热消耗的电能远大于产生的电能，没有显著的进步和经济价值。因 此，从降解效率以及能耗角度综合考虑，单独利用太阳光条件进行藻类污染物的降解及电 能的产生为明显更优的选择。 [0064] 表1太阳光、加热能量对比   加热所需能量/J 发电量/J 能量变化/J 实施例2 0 3.421 3.421 对比例2 3675 3.13 ‑3671.87 对比例3 3675 5.724 ‑3669.276 验证例5 取对比例4的电池反应体系，通过扫描电流法对电池的电性能进行测试。结果如图 6所示，结果显示，在紫外灯照射下，藻类污染物在CuCl ‑TiOSO 协同催化中，最大电压为 2 4 2 2 0.51V，最大电流密度为122.4mA/cm ，最大输出功率为12.4mW/cm ，电池性能没有明显提升。 [0065] 综合上述可知，本发明通过利用廉价无毒的二价铜盐，在太阳光下对藻类进行直 接降解，同时可产生大量的电能。无需像微生物燃料电池一样对藻类进行热预处理和酸碱 9 9 CN 114455714 A 说明书 8/8页 预处理，即可直接降解藻类，将其化学能转化为电能，降低了能耗和构建成本。同时将光能 和水体中藻类污染物中的化学能转化为电能，提高资源利用率，且功率密度高，可达 2 35.4mW/cm ，远高于微生物燃料电池的电池性能。 [0066] 以上具体实施方式部分对本发明所涉及的分析方法进行了具体的介绍。应当注意 的是，上述介绍仅是为了帮助本领域技术人员更好地理解本发明的方法及思路，而不是对 相关内容的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域技术人员还可以对本发明进行适 当的调整或修改，上述调整和修改也应当属于本发明的保护范围。 10 10 CN 114455714 A 说明书附图 1/4页 图1 图2 11 11 CN 114455714 A 说明书附图 2/4页 图3 图4 12 12 CN 114455714 A 说明书附图 3/4页 图5 图6 13 13 CN 114455714 A 说明书附图 4/4页 图7 14 14

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